تحليل شامل لفوائد المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم التي تحل محل المحركات غير المتزامنة

بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، تتمتع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بمزايا معامل القدرة العالي، والكفاءة العالية، ومعامِلات الدوار القابلة للقياس، والفجوة الهوائية الكبيرة بين الجزء الثابت والدوار، وأداء التحكم الجيد، والحجم الصغير، والوزن الخفيف، والبنية البسيطة، ونسبة عزم الدوران/القصور الذاتي العالية، إلخ. وقد تم استخدامها على نطاق واسع بشكل متزايد في مجالات البترول، والصناعة الكيميائية، والمنسوجات، والتعدين، وأدوات الآلات ذات التحكم الرقمي، والروبوتات، إلخ، وتتطور نحو الطاقة العالية (السرعة العالية، وعزم الدوران العالي)، والوظائف العالية، والتصغير.
تتكون المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم من أجزاء ثابتة ودوارة. الجزء الثابت هو نفسه المحركات غير المتزامنة، إذ يتكون من ملفات ثلاثية الطور ونوى ثابتة. تُركّب مغناطيسات دائمة ممغنطة مسبقًا على الجزء الدوار، مما يُتيح إنشاء مجال مغناطيسي في المساحة المحيطة دون الحاجة إلى طاقة خارجية، مما يُبسط هيكل المحرك ويوفر الطاقة. تشرح هذه المقالة الفوائد الشاملة للترويج للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بناءً على خصائصها.

1. المزايا البارزة للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم

(1) بما أن الدوار مصنوع من مغناطيس دائم، فإن كثافة التدفق المغناطيسي عالية، ولا يتطلب تيار إثارة، ويزول فقدان الإثارة. بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، ينخفض ​​تيار إثارة لفات الجزء الثابت، وخسائر النحاس والحديد في الدوار، وينخفض ​​التيار التفاعلي بشكل كبير. ونظرًا لتزامن الجهد المغناطيسي للجزء الثابت والدوار، فإن قلب الدوار لا يعاني من فقدان أساسي في الحديد الموجي، وبالتالي فإن الكفاءة (المتعلقة بالقدرة الفعالة) ومعامل القدرة (المتعلق بالقدرة التفاعلية) أعلى من المحركات غير المتزامنة. تُصمم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم عمومًا لتكون ذات معامل قدرة وكفاءة عاليين حتى عند التشغيل تحت أحمال خفيفة.

عندما يكون معدل حمل المحركات غير المتزامنة العادية أقل من 50%، تنخفض كفاءتها التشغيلية ومعامل قدرتها بشكل ملحوظ. أما عندما يكون معدل حمل محركات مينغتنغ المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بين 25% و120%، فلا تتغير كفاءتها التشغيلية ومعامل قدرتها كثيرًا، بل تكون كفاءتها التشغيلية أكبر من 90% ومعامل قدرتها أكبر من 0.85. ويتجلى تأثير توفير الطاقة بشكل ملحوظ في ظل الأحمال الخفيفة والمتغيرة والكاملة.

(2) تتميز المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بخصائص ميكانيكية صلبة نسبيًا، وهي أكثر مقاومة لاضطرابات عزم دوران المحرك الناتجة عن تغيرات الحمل. يمكن تصميم قلب دوار المحرك المتزامن ذي المغناطيس الدائم على شكل هيكل مجوف لتقليل عزم الدوران، كما أن زمن بدء التشغيل والكبح أسرع بكثير من زمن المحرك غير المتزامن. تجعل نسبة عزم الدوران/القصور الذاتي العالية المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أكثر ملاءمة للتشغيل في ظروف الاستجابة السريعة من المحركات غير المتزامنة.
(3) حجم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أصغر بكثير من المحركات غير المتزامنة، ووزنها أخف نسبيًا. مع نفس ظروف تبديد الحرارة ومواد العزل، تكون كثافة طاقة المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أكثر من ضعف كثافة طاقة المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.
(4) تم تبسيط هيكل الدوار بشكل كبير، مما يسهل صيانته ويحسن استقرار التشغيل.

نظراً لضرورة تصميم المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور بمعامل قدرة أعلى، يجب أن تكون الفجوة الهوائية بين العضو الثابت والعضو الدوار صغيرة جداً. وفي الوقت نفسه، يُعدّ انتظام الفجوة الهوائية أمراً بالغ الأهمية لضمان التشغيل الآمن وتقليل ضوضاء اهتزاز المحرك. لذلك، تُعدّ متطلبات تفاوت الشكل والموضع ومركزية تجميع المحرك غير المتزامن صارمة نسبياً، كما أن حرية اختيار خلوص المحمل محدودة نسبياً. عادةً ما تستخدم المحركات غير المتزامنة ذات القواعد الأكبر محامل تزييت بحمام زيت، والتي يجب ملؤها بزيت التشحيم خلال وقت التشغيل المحدد. سيؤدي تسرب الزيت أو ملء تجويف الزيت في وقت غير مناسب إلى تسريع تعطل المحمل. تُشكّل صيانة المحامل جزءاً كبيراً من صيانة المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور. بالإضافة إلى ذلك، ونظراً لوجود تيار مستحث في العضو الدوار للمحرك غير المتزامن ثلاثي الطور، فقد أثارت مشكلة التآكل الكهربائي للمحمل اهتمام العديد من الباحثين في السنوات الأخيرة.
لا تعاني المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم من مثل هذه المشاكل. ونظرًا لكبر فجوة الهواء في المحرك المتزامن ذي المغناطيس الدائم، فإن المشاكل المذكورة أعلاه الناتجة عن صغر فجوة الهواء في المحرك غير المتزامن غير واضحة في المحرك المتزامن. في الوقت نفسه، تستخدم محامل المحرك المتزامن ذي المغناطيس الدائم محامل مُشحمة بالشحم مع أغطية واقية من الغبار. وقد تم غلق المحامل بكمية مناسبة من الشحم عالي الجودة عند مغادرة المصنع. ويتمتع المحرك المتزامن ذي المغناطيس الدائم بعمر خدمة أطول بكثير من المحرك غير المتزامن.
لمنع تآكل المحمل بسبب تيار العمود، يعتمد محرك Anhui Mingteng ذو المغناطيس الدائم تصميمًا عازلًا لمجموعة المحمل في الطرف الخلفي، مما يُحقق عزلًا فعالًا للمحمل بتكلفة أقل بكثير من تكلفة عزله. ولضمان عمر خدمة طويل للمحمل، يتميز الجزء الدوار لجميع محركات Anhui Mingteng ذات الدفع المباشر المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بهيكل دعم خاص، كما أن استبدال المحامل في الموقع مماثل لاستبدال المحركات غير المتزامنة. يُسهم استبدال المحامل وصيانتها لاحقًا في توفير تكاليف اللوجستيات ووقت الصيانة، ويضمن بشكل أفضل موثوقية إنتاج المستخدم.

2. التطبيقات النموذجية للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم التي تحل محل المحركات غير المتزامنة

2.1 محرك متزامن مغناطيسي دائم ثلاثي الطور عالي الجهد عالي الكفاءة مع تنظيم سرعة التردد المتغير للمطحنة الرأسية في صناعة الأسمنت
خذ محرك المغناطيس الدائم المتزامن عالي الكفاءة TYPKK1000-6 5300 كيلو واط 10 كيلو فولت كمثال. هذا المنتج هو أول محرك مغناطيسي دائم محلي عالي الجهد فوق 5 ميجاوات لتحويل المطاحن الرأسية الذي قدمته شركة Anhui Mingteng لشركة مواد بناء في عام 2021. بالمقارنة مع نظام المحرك غير المتزامن الأصلي، يصل معدل توفير الطاقة إلى 8٪، ويمكن أن تصل زيادة الإنتاج إلى 10٪. يبلغ متوسط ​​معدل الحمل 80٪، وكفاءة محرك المغناطيس الدائم 97.9٪، وتكلفة توفير الطاقة السنوية هي: (18.7097 مليون يوان ÷ 0.92) × 8٪ = 1.6269 مليون يوان؛ تكلفة توفير الطاقة في 15 عامًا هي: (18.7097 مليون يوان ÷ 0.92) × 8٪ × 15 عامًا = 24.4040 مليون يوان؛ يتم استرداد الاستثمار البديل خلال 15 شهرًا، ويتم الحصول على العائد على الاستثمار لمدة 14 عامًا متتالية.

قدمت شركة Anhui Mingteng مجموعة كاملة من معدات تحويل المطاحن الرأسية لشركة مواد بناء في مقاطعة شاندونغ (TYPKK1000-6 5300 كيلو وات 10 كيلو فولت)

2.2 محرك متزامن مغناطيسي دائم ثلاثي الطور عالي الكفاءة، منخفض الجهد، ذاتي التشغيل، لخلاطات الصناعة الكيميائية
لنأخذ محرك TYCX315L1-4 المتزامن ذو المغناطيس الدائم عالي الكفاءة، بقدرة 160 كيلوواط و380 فولت، كمثال. قدّمت شركة Anhui Mingteng هذا المنتج عام 2015 لتحويل محركات الخلاطات والكسارات في الصناعة الكيميائية. يُعدّ TYCX315L1-4، بقدرة 160 كيلوواط و380 فولت، مناسبًا لظروف عمل الخلاطات. بحساب استهلاك الطاقة لكل طن في وحدة زمنية، بيّن المستخدم أن محرك TYCX315L1-4 المتزامن ذو المغناطيس الدائم بقدرة 160 كيلوواط يوفر 11.5% من الكهرباء مقارنةً بالمحرك غير المتزامن الأصلي بنفس القدرة. بعد تسع سنوات من الاستخدام الفعلي، أبدى المستخدمون رضاهم التام عن معدل توفير الطاقة، وارتفاع درجة الحرارة، والضوضاء، والتيار، وغيرها من مؤشرات تشغيل محرك Mingteng المتزامن ذي المغناطيس الدائم.

قدمت شركة Anhui Mingteng دعم تعديل الخلاط لشركة كيميائية في قويتشو (TYCX315L1-4 160 كيلو واط 380 فولت)

3. القضايا التي تهم المستخدمين

٣.١ عمر المحرك: يعتمد عمر المحرك بالكامل على عمر المحمل. يعتمد غلاف المحرك على مستوى حماية IP54، والذي يمكن زيادته إلى IP65 في ظروف خاصة، لتلبية متطلبات الاستخدام في معظم البيئات المتربة والرطبة. في حالة ضمان التوافق المحوري الجيد لتركيب امتداد عمود المحرك وحمل شعاعي مناسب للعمود، يبلغ الحد الأدنى لعمر خدمة محمل المحرك أكثر من ٢٠٠٠٠ ساعة. ثانيًا، عمر مروحة التبريد، وهو أطول من عمر المحرك الذي يعمل بالمكثف. عند التشغيل لفترات طويلة في بيئة متربة ورطبة، من الضروري إزالة المواد اللاصقة الملتصقة بالمروحة بانتظام لمنع احتراقها بسبب الحمل الزائد.

3.2 فشل وحماية المواد المغناطيسية الدائمة
إن أهمية مواد المغناطيس الدائم في محركات المغناطيس الدائم واضحة، وتمثل تكلفتها أكثر من ربع تكلفة المواد اللازمة للمحرك بأكمله. تستخدم مواد المغناطيس الدائم لدوار محرك المغناطيس الدائم من Anhui Mingteng منتجًا عالي الطاقة المغناطيسية وقوة إجبارية ذاتية عالية من NdFeB المُلبَّد، وتشمل الدرجات التقليدية N38SH وN38UH وN40UH وN42UH، وغيرها. صممت الشركة أدوات احترافية وتجهيزات توجيه لتجميع الفولاذ المغناطيسي، وحللت قطبية الفولاذ المغناطيسي المُجمَّع تحليلًا نوعيًا بوسائل معقولة، بحيث تكون قيمة التدفق المغناطيسي النسبي لكل فتحة من الفولاذ المغناطيسي متقاربة، مما يضمن تناسق الدائرة المغناطيسية وجودة تجميع الفولاذ المغناطيسي.
يمكن للمواد المغناطيسية الدائمة الحالية العمل لفترات طويلة تحت أقصى ارتفاع مسموح به في درجة حرارة لفّ المحرك، ولا يتجاوز معدل إزالة المغناطيسية الطبيعية للفولاذ المغناطيسي 1‰. تتطلب المواد المغناطيسية الدائمة التقليدية طلاءً سطحيًا يتحمل اختبار رش الملح لأكثر من 24 ساعة. في البيئات ذات التآكل التأكسدي الشديد، يجب على المستخدمين التواصل مع الشركة المصنعة لاختيار مواد مغناطيسية دائمة ذات تقنية حماية أعلى.

4. كيفية اختيار محرك مغناطيسي دائم ليحل محل المحرك غير المتزامن

4.1 تحديد نوع الحمل
تتطلب الأحمال المختلفة مثل مطاحن الكرات ومضخات المياه والمراوح متطلبات أداء مختلفة للمحركات، لذا فإن نوع الحمل مهم جدًا للتصميم أو الاختيار.
4.2 تحديد حالة الحمل للمحرك في التشغيل العادي
هل يعمل المحرك باستمرار بحمل كامل أم خفيف؟ أم أنه أحيانًا يحمل حملًا ثقيلًا وأحيانًا أخرى يحمل حملًا خفيفًا، وما مدة دورة تغيير الحمل الخفيف والثقيل؟
4.3 تحديد تأثير حالات الحمل الأخرى على المحرك
هناك العديد من الحالات الخاصة لحالة حمل المحرك في الموقع. على سبيل المثال، يجب أن يتحمل ناقل الحزام قوة شعاعية، وقد يلزم تعديل المحرك من محامل كروية إلى محامل أسطوانية؛ وفي حال وجود كمية كبيرة من الغبار أو الزيت، يلزم تحسين مستوى حماية المحرك.
4.4 درجة الحرارة المحيطة
درجة الحرارة المحيطة في الموقع هي ما يجب التركيز عليه أثناء اختيار المحرك. محركاتنا التقليدية مصممة لدرجات حرارة محيطة تتراوح بين 0 و40 درجة مئوية أو أقل، ولكننا غالبًا ما نواجه حالات تتجاوز فيها درجة الحرارة المحيطة 40 درجة مئوية. في هذه الحالة، نحتاج إلى اختيار محرك ذي قدرة أعلى أو محرك مصمم خصيصًا.
4.5 طريقة التركيب في الموقع، أبعاد تركيب المحرك
يجب الحصول على بيانات تتعلق بطريقة التركيب في الموقع، وأبعاد المحرك، وطريقة التركيب، وأبعاده، سواءً من خلال الرسم التخطيطي الأصلي لمظهر المحرك، أو أبعاد واجهة التركيب، وأبعاد الأساس، وموقع مساحة وضع المحرك. في حال وجود قيود على المساحة في الموقع، قد يلزم تغيير طريقة تبريد المحرك، وموقع صندوق توصيل المحرك، وما إلى ذلك.

4.6 العوامل البيئية الأخرى
هناك العديد من العوامل البيئية الأخرى التي تؤثر على اختيار المحرك، مثل تلوث الغبار أو الزيت الذي يؤثر على مستوى حماية المحرك؛ على سبيل المثال، في البيئات البحرية أو البيئات ذات الرقم الهيدروجيني العالي، يجب تصميم المحرك للحماية من التآكل؛ في البيئات ذات الاهتزاز العالي والارتفاعات العالية، هناك اعتبارات تصميم مختلفة.
4.7 دراسة معلمات المحرك غير المتزامن الأصلي وظروف التشغيل
(1) بيانات اللوحة: الجهد المقدر، والسرعة المقدرة، والتيار المقدر، ومعامل القدرة المقدر، والكفاءة، والطراز، والمعلمات الأخرى
(2) طريقة التثبيت: الحصول على الرسم الأصلي لمظهر المحرك، وصور التثبيت في الموقع، وما إلى ذلك.
(3) معلمات التشغيل الفعلية للمحرك الأصلي: التيار، الطاقة، معامل القدرة، درجة الحرارة، إلخ.

خاتمة
تُعد المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم مناسبةً بشكل خاص للتطبيقات ذات التشغيل الثقيل والتشغيل الخفيف. ويعود الترويج لاستخدام المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بفوائد اقتصادية واجتماعية إيجابية، وله أهمية كبيرة في الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات. كما تتميز هذه المحركات بمزايا قيّمة من حيث الموثوقية والاستقرار. ويُعدّ اختيار المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم عالية الكفاءة استثمارًا لمرة واحدة بفوائد طويلة الأجل.
شركة آنهوي مينغتنغ المحدودة للمعدات الكهروميكانيكية ذات المغناطيس الدائم (https://www.mingtengmotor.com/) تُركز منذ 17 عامًا على البحث والتطوير والإنتاج والبيع للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم فائقة الكفاءة. تغطي منتجاتها مجموعة كاملة من المحركات عالية الجهد، ومنخفضة الجهد، والتردد الثابت، والتردد المتغير، والتقليدية، والمقاومة للانفجار، والدفع المباشر، والبكرات الكهربائية، والآلات المتكاملة، بهدف توفير قوة دفع أكثر كفاءة للمعدات الصناعية.
تتميز محركات المغناطيس الدائم من آنهوي مينغتنغ بنفس أبعاد التركيب الخارجية للمحركات غير المتزامنة الشائعة الاستخدام حاليًا، ويمكنها استبدالها بالكامل. بالإضافة إلى ذلك، لدينا فريق فني محترف لتصميم وتقديم حلول تحويل مجانية للعملاء. إذا كنتم بحاجة إلى تحويل المحركات غير المتزامنة، فلا تترددوا في التواصل معنا، وسنكون في خدمتكم بكل سرور!